機械工程測試技術(shù)（第3版）課件：測試系統(tǒng)的基本特性概述

?掌握測試系統(tǒng)傳遞特性的分析方法時域分析方法＝單位脈沖響應(yīng)函數(shù)＋卷積頻域分析方法＝頻率響應(yīng)函數(shù)或傳遞函數(shù)＋卷積利用系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)來描述系統(tǒng)的傳遞特性；一、二階系統(tǒng)對典型激勵(脈沖、階躍、正余弦信號)

的

響應(yīng)特性。?如何實現(xiàn)不失真測試?

測試系統(tǒng)的基本特性本章學(xué)習(xí)要求：1.建立測試系統(tǒng)的概念2.了解測試系統(tǒng)特性對測量結(jié)果的影響

3.了解測試系統(tǒng)特性的測量方法借助專門的設(shè)備、儀器、測試系統(tǒng)，通過適當(dāng)?shù)膶嶒灧椒?、信號分析及?shù)據(jù)處理方法，由測得的信號求取研究對象有關(guān)信息的過程，最后顯示或輸出其結(jié)果。是以確定被測物屬性量值為目的的一組操作，是將被測量和同類標(biāo)準(zhǔn)量比較的一個實驗過程。測量三要素：測量對象、測量方法、測量設(shè)備

概述測試的過程：測量：一、對理想測試系統(tǒng)的要求理想的測試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入－輸出關(guān)系。對于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對應(yīng)。知道其中一個量就可以確定另一個量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。線性

yx線性

yx非線性yx二、測試系統(tǒng)的分類●線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)F

線性系統(tǒng):具有疊加性、比例性的系統(tǒng)●連續(xù)時間系統(tǒng)與離散時間系統(tǒng)F

連續(xù)時間系統(tǒng):輸入、輸出均為連續(xù)函數(shù).用微分方程描

述系統(tǒng)特征.F

離散時間系統(tǒng):輸入、輸出均為離散函數(shù).差分方程描述

系統(tǒng)特征.●時變系統(tǒng)與時不變系統(tǒng):

系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間而變.●對線性時不變系統(tǒng)

(線性定常系統(tǒng))

進行分析的理論和方

法最為基礎(chǔ)、最成熟，其它系統(tǒng)通過某種假設(shè)后可近似作為

線性定常系統(tǒng)來處理。一般的測試系統(tǒng)都可視為線性定常系

統(tǒng)，即可以用常微分方程來描述。靜態(tài)測量動態(tài)測量88臺重型車輛依次通過主跨，為期一周的重慶萬州駙馬長江大橋靜動載

試驗順利完成。試驗數(shù)據(jù)顯示，大橋受力情況滿足設(shè)計規(guī)范要求重慶萬州駙馬長江大橋靜動載試驗現(xiàn)場被測物理量(即信號)接入一個測試系統(tǒng)，由系統(tǒng)對輸入信號進行“加工”，并輸出經(jīng)“加工”后的信號。?輸出信號的質(zhì)量必定差于輸入信號的質(zhì)量。–受測試系統(tǒng)的特性影響；–受信號傳輸過程中干擾的影響。2024年8月19日8時50分三、線性系統(tǒng)及其性質(zhì)1.

線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)輸入x(t)和輸出y(t)間的關(guān)系，可以用常系

數(shù)線性微分方程來描述：an

+

an

1

+

.

.

.

+

a1

+

a0

y

(t

)=

bm

+

bm

1

+

.

.

.

+

b1

+

b0

x

(t

)an,…a0

，bm,…b0均為常數(shù)，方程屬于常系數(shù)線性微分方程，所描述的系統(tǒng)是線性定常系統(tǒng)或線性時不變系統(tǒng)。系統(tǒng)的階次由輸出量最高微分階次n決定。2.線性系統(tǒng)的性質(zhì)a)疊加性系統(tǒng)對各輸入之和的輸出＝各單個輸入的輸出之和，即若

x1(t)

→

y1(t)

，x2(t)

→

y2(t)則

x1(t)±x2(t)

→

y1(t)±y2(t)b)比例特性常數(shù)k倍輸入所得的輸出＝原輸入所得輸出的k倍，即:x(t)→y(t)kx(t)

→

ky(t)若則d)積分特性當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)對原輸入信號的積

分＝原輸出信號的積分，即

或

j

x

(t

)dt

j

y

(t

)dt0t0t則若c)微分特性系統(tǒng)對原輸入信號的微分＝原輸出信號的微分，)

t)

，或

()t)(t’(xx即若

則e)頻率保持性若系統(tǒng)的輸入為某一頻率的諧波信號，則系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號，即若x(t)=Acos(ωt+)則y(t)=Bcos(ωt+)線性系統(tǒng)的這些主要特性，特別是符合疊加原理和頻率保持性，在測量工作中具有重要作用。重要結(jié)論：線性系統(tǒng)具有頻率保持性的含義?輸入信號的頻率成分通過線性系統(tǒng)后仍保持原有的頻率成分。?如果輸入是很好的正弦函數(shù)，輸出卻包含其他頻率成分，就可以斷定其他頻率成分絕不是由輸入引起